СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ УСЛОВИЙ ВОСПЛАМЕНЕНИЯ ПОРОХОВЫХ ЗАРЯДОВ ВЗРЫВООПАСНОЙ ТОПЛИВОВОЗДУШНОЙ СМЕСЬЮ ПРИ ЕЕ ПОДРЫВЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2008 года по МПК G01N25/50 

Изобретение относится к области наук, исследующих определение условий воспламенения с последующей детонацией активных мелкодисперсных топливо-воздушных смесей, и может быть использовано для изучения и обеспечения условий взрывоопасности и исследования режимов, требуемых для воспламенения порохов.

Способ включает подготовку среды в виде активной мелкодисперсной топливо-воздушной смеси, прошедшей подготовку в плазмоэлектрохимическом генераторе, подачу ее во взрывозащищенную камору подрыва, позволяющую регистрировать процесс воспламенения активной топливо-воздушной смеси с последующей ее детонацией и воспламенением порохового заряда. Подача активной топливо-воздушной смеси во взрывозащищенную камору подрыва осуществляется через центральный канал ввода смеси под действием сил избыточного давления развиваемым воздушным компрессором, питающим плазмоэлектрохимический генератор. Изменяя режим работы плазмоэлектрохимического генератора, возбуждают детонацию приготовленной активной топливо-воздушной смеси и по полученным данным судят о детонационной способности среды и воспламенении размещенного в каморе порохового заряда.

Устройство содержит взрывозащищенную камору подрыва со смотровыми окнами, соединенную с узлом ввода активной топливо-воздушной смеси плазмоэлектрохимическим генератором, узел сброса избыточного давления, возникающего при подрыве смеси, вытяжку продуктов детонации, воспламеняемый пороховой заряд и регистрационную аппаратуру.

Технический результат - определение условий возникновения детонации и воспламенения порохового заряда активной топливо-воздушной смесью, приготовленной плазмоэлектрохимическим генератором. Заявляемый способ относится к исследованию возможности воспламенения пороховых зарядов активной мелкодисперсной топливо-воздушной смесью, прошедшей подготовку в плазмоэлектрохимическом генераторе, и может быть использован для изучения и обеспечения условий взрывобезопасности.

Известны способы исследования взрывчатых свойств газовых сред. Например, 30.10.73 года опубликовано изобретение, на которое выдан патент США №3768313, МКИ G01N 25/54 под названием «Способ определения степени опасности взрыва газовой среды и аппаратура для осуществления этого способа». Данный способ включает подготовку исследуемой среды, закачку ее в запальную камору и подачу энергии на инициатор воспламенения. Количество подаваемой энергии последовательно меняют до тех пор, пока оно не достигнет минимального уровня, достаточного для инициирования горения. Уровень энергии, при котором происходит воспламенение исследуемой среды, служит мерой воспламеняемости этой среды и определяется электрическим измерительным прибором, а воспламеняемость - показателем опасности взрыва.

2.10.74 года опубликовано изобретение под названием «Способ определения взрывчатости газовой среды и устройство для его осуществления», на которое подана заявка в Великобритании №1369038, МКИ G01N 25/54. Способ включает подготовку среды, ввод ее в зонд и подачу энергии на воспламенитель. Энергию повышают до тех пор, пока не произойдет воспламенение среды. При этом измеряют энергию или температуру, при которой воспламеняется среда, что и является мерой взрывчатости среды.

Наиболее близким по своей технической сущности и выбранным в качестве прототипа заявляемого изобретения - способа - является изобретение «Способ исследования условий развития взрыва при воспламенении взрывоопасной газовой среды и устройство для его осуществления», на которое выдан патент РФ №2209418, МКИ G01N 25/54.

Способ включает подготовку среды в виде горючего газа и окислителя, сжигание вспомогательного объема среды, подачу горячих продуктов взрыва в холодный основной объем среды и регистрацию процесса. Подачу горячих продуктов горения осуществляют множеством струй по всему основному объему среды. После этого в нем возбуждают детонацию полученной смеси и по полученным результатам судят о детонационной способности среды. Устройство содержит основную камеру, дополнительную камеру с инициатором горения среды, узел соединения полостей камер между собой, системы впуска исследуемой среды в камере и регистрирующую аппаратуру. Устройство снабжено инициатором детонации среды в основной каморе, системой синхронизации срабатывания инициатора горения и инициатора детонации.

Недостатком известных описанных способов и устройств является невысокая достоверность получаемых сведений об условиях, при которых происходит процесс воспламенения с последующей детонацией.

Задачей заявляемого изобретения является создание способа и устройства, позволяющих получить достоверные сведения об условиях развития взрыва при воспламенении активной мелкодисперсной топливо-воздушной смеси установленного во внутрь каморы подрыва порохового заряда.

Технический результат, который может быть получен при использовании изобретения и который обуславливает решение поставленной задачи, заключается в том, что обеспечивается

- исследование количества необходимой активной мелкодисперсной топливо-воздушной смеси для воспламенения порохового заряда;

- определение условий для инициирования детонации активной мелкодисперсной топливо-воздушной смеси;

- возможность путем неоднократного повторения экспериментов исследовать роль градиента концентрации активной мелкодисперсной топливо-воздушной смеси при ее воспламенении с развитием последующей детонации и условий передачи детонации внутри взрывозащищенной каморы подрыва;

- возможность определения минимальной энергии инициирования детонации активной мелкодисперсной топливо-воздушной смеси варьированием этой энергии при повторных экспериментах.

Сущность изобретения - способа - заключается в том, что в способе исследования условий воспламенения пороховых зарядов взрывоопасной топливо-воздушной смесью при ее подрыве, включающем подготовку активной мелкодисперсной топливо-воздушной смеси в плазмоэлектрохимическом генераторе, подачу ее во взрывозащищенную камору подрыва, позволяющую регистрировать процесс воспламенения активной топливо-воздушной смеси с последующей ее детонацией и воспламенением порохового заряда с регистрацией этого процесса, согласно полезной модели подача активной топливо-воздушной смеси во взрывозащищенную камору подрыва осуществляется через центральный канал ввода смеси под действием сил избыточного давления, развиваемых воздушным компрессором, питающим плазмоэлектрохимический генератор. Изменяя режим работы плазмоэлектрохимического генератора, возбуждают детонацию приготовленной смеси и по полученным данным судят о детонационной способности среды и воспламенении размещенного в каморе порохового заряда.

Сущность изобретения - устройства - заключается в том, что устройство содержит взрывозащищенную камору подрыва со смотровыми окнами, соединенную с узлом ввода активной топливо-воздушной смеси плазмоэлектрохимическим генератором, узел сброса избыточного давления, возникшего при подрыве смеси, вытяжку продуктов детонации, воспламеняемый пороховой заряд и регистрационную аппаратуру, согласно полезной модели оно снабжено плазмоэлектрохимическим генератором в качестве источника воспламенения и детонации с системой его управления по дозировке топливо-воздушной смеси и мощности подводимой электроэнергии, устанавливаемым пороховым зарядом во внутрь взрывозащищенной каморы подрыва.

Наличие у заявляемых изобретений признаков, отличающих их от прототипа, позволяет сделать вывод о соответствии их условию «новизна».

При дополнительном поиске не выявлено объектов техники, имеющих аналогичное заявляемому изобретению назначение и содержащих признаки, отличающие его от прототипа. На этом основании можно сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию «изобретательский уровень».

Заявляемые изобретения иллюстрируются чертежом.

На чертеже изображен вид сбоку устройства исследования условий воспламенения пороховых зарядов взрывоопасной топливо-воздушной смесью при ее подрыве.

Устройство содержит взрывозащищенную камору подрыва 1 в виде трубы, оборудованную смотровыми окнами 12, плазмоэлектрохимический генератор 2, установленный в передней части взрывозащищенной каморы подрыва 1, имеющий герметичное соединение с каморой 1, плазмоэлектрохимический генератор 2 соединен с блоком управления дозирования активной топливо-воздушной смеси 6 и блоком управления электрической энергии 7, узел сброса избыточного давления, возникшего при подрыве смеси 3, установленный в тыльной части взрывозащищенной каморы подрыва 1, имеющий герметичное соединение с каморой 1, вытяжку продуктов детонации 4, запитываемую от внешней системы вентиляции, воспламеняемый пороховой заряд 5, установленный во внутрь взрывозащищенной каморы подрыва 1. Во взрывозащищенную камору подрыва 1 герметично установлены датчики определения мгновенных значений температуры 11, напротив смотровых окон 12 размещены световые датчики определения вспышки 8. Датчики определения мгновенных значений температуры 11 стыкуются с аппаратурой замера температуры 9, датчики определения вспышки 8 стыкуются с аппаратурой замера вспышек 10. Блок управления дозирования активной топливо-воздушной смеси 6, блок управления электрической энергией 7, аппаратура замера вспышек 10, аппаратура замера температур 9 соединены с ПЭВМ 13.

Кроме того, для регистрации фронта распространения детонации использовалась скоростная киноаппаратура (не показана).

Способ реализован следующим образом.

Во взрывозащищенную камору подрыва 1 под действием сил избыточного давления подается активная мелкодисперсная топливо-воздушная смесь, прошедшая подготовку в плазмоэлектрохимическом генераторе 2. Эта топливо-воздушная смесь дозируется командами блока управления дозирования активной топливо-воздушной смеси 6 и блоком управления электрической энергии 7. При заполнении внутреннего объема взрывозащищенной каморы подрыва 1 с установленным в ней воспламеняемым пороховым зарядом 5 активной топливо-воздушной смесью по команде с блока управления электрической энергии 7 изменяется режим работы плазмоэлектрохимического генератора 2, который воспламеняет топливо-воздушную смесь, в результате чего происходит детонация всего объема топливо-воздушной смеси и воспламенение порохового заряда 5. Датчики определения мгновенных значений температуры 11 и световые датчики определения вспышек 8 регистрируют значения, возникаемые при воспламенении и детонации контролируемых параметров, и через аппаратуру замера температуры 9 и аппаратуру замера вспышек 10 предают значения на ПЭВМ 13, содержащую многоканальные аналого-цифровые преобразователи. Продукты детонации сгоревшего порохового заряда удаляются через узел сброса избыточного давления, возникшего при подрыве смеси 3, и вытягиваются вытяжкой 4 в вентиляционную систему.

В части опытов велась скоростная киносъемка физических явлений через смотровые окна 12, расположенные на боковой части взрывозащищенной каморы подрыва 1.

Изменяя исходные данные концентрации топливо-воздушной смеси, мощность электроэнергии плазмоэлектрохимического генератора 2 исследовалась возможность воспламенения топливо-воздушной смеси с ее последующей детонацией с целью воспламенения порохового заряда, произвольно размещенного внутри взрывозащищенной каморы подрыва, определялись необходимые условия для начала инициирования процесса. Определялся состав топливо-воздушной смеси и мощностные режимы работы плазмоэлектрохимического генератора, при котором обеспечивалась его максимальная детонационная способность.

Изобретение относится к области измерительной техники. В способе инициатором воспламенения и детонации подготовленной топливо-воздушной смеси служит процесс изменения режима работы плазмохимического генератора. За счет воспламенения смеси и последующей за ней детонации обеспечивается поджиг порохового заряда, расположенного внутри взрывозащищенной каморы подрыва, выполненной с возможностью регистрации процесса воспламенения порохового заряда, при этом определяют состав смеси и режим работы генератора, обеспечивающие максимальную детонационную способность. Устройство содержит взрывозащищенную камору подрыва со смотровыми окнами, к каморе присоединены узел ввода активной топливо-воздушной смеси с плазмохимическим генератором и узел сброса избыточного давления, возникающего при подрыве смеси, при этом устройство снабжено блоком управления дозированием активной топливо-воздушной смеси. Технический результат - определение условий возникновения детонации и воспламенения порохового заряда. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ исследования условий воспламенения пороховых зарядов взрывоопасной топливовоздушной смесью при ее подрыве, включающий подготовку среды в виде горючего газа и окислителя и регистрацию процесса, отличающийся тем, что во взрывозащищенную камору подрыва подается топливовоздушная смесь, состоящая из горючего газа и окислителя, и прошедшая подготовку в плазмохимическом генераторе, причем инициатором воспламенения и детонации подготовленной топливовоздушной смеси служит процесс изменения режима работы плазмохимического генератора, предусматривающий изменение исходных концентраций топливовоздушной смеси, а за счет воспламенения смеси и последующей за ним детонации обеспечивается поджиг порохового заряда, расположенного внутри взрывозащищенной каморы подрыва, выполненной с возможностью регистрации процесса воспламенения порохового заряда, при этом определяют состав смеси и режим работы генератора, обеспечивающие максимальную детонационную способность.2. Устройство для исследования условий воспламенения пороховых зарядов взрывоопасной топливовоздушной смесью при ее подрыве, содержащее регистрирующую аппаратуру, отличающееся тем, что взрывозащищенная камора подрыва оснащена смотровыми окнами, к каморе присоединены с одной стороны узел ввода активной топливовоздушной смеси с плазмохимическим генератором, предназначенным для подготовки топливовоздушной смеси, с другой стороны - узел сброса избыточного давления, возникающего при подрыве смеси, оборудованный вытяжкой продуктов детонации, при этом взрывозащищенная камора подрыва выполнена с возможностью регистрации процесса воспламенения порохового заряда, а устройство снабжено блоком управления дозированием активной топливовоздушной смеси и блоком управления мощностью электроэнергии, подводимой к плазмохимическому генератору.